Proyecto de Cátedra Ciclo Académico 2013 Teoría del Control Prof. Ing. Especialista Leonardo José Hoet

Transcripción

1 Índice Datos Generales de la Asignatura...2 Composición del Equipo Docente...2 Fundamentación de la Asignatura...3 Aportes al Perfil del Egresado...3 Objetivos de la Cátedra...3 Incumbencias laborales específicas...3 Programa de la Materia...3 Cronograma...4 Metodología de Enseñanza- Aprendizaje...6 Evaluación...6 Diagnóstico y Evaluación de Resultados...6 Integración de la Asignatura...6 Integración Vertical:...6 Bibliografía...6 Recursos Didácticos...6

2 Datos Generales de la Asignatura La cátedra Teoría de Control, se dicta en el cuarto año, segundo cuatrimestre de la carrera Ingeniero en Sistemas de Información. Composición del Equipo Docente Prof. Ing. Esp. Leonardo José Hoet (Prof. Adjunto Ordinario): Ingeniero en Sistemas de Información egresado de la Fac. Reg. C. del Uruguay de la UTN. Docente e investigador de la FRCU -UTN (con dedicación exclusiva). Especialista en Ingeniería en Calidad, Profesor de Matemáticas y Cosmografía. Profesor de Física, Profesional independiente. JTP/Auxiliar de Cátedra: Ing. Jaime E. Piperno. El JTP, se responsabiliza de: Confección y corrección de guías de estudio así como otras actividades de seguimiento. Asistir a los alumnos en las actividades aúlicas y prácticas de laboratorio. Los trabajos prácticos y las actividades se determinan durante el dictado de la cátedra, ya que según el conjunto de alumnos, hay veces en las cuales, es posible llevar a cabo una simulación del Control de un sistema, ya sea en computadora ó con elementos electrónicos. Complementan las clases teóricas un conjunto de actividades aúlicas. Desde la cátedra se fomenta la relación de los temas que se desarrollan, específicos a la Teoría de Control, con temas propios del ámbito en el cual se van a desenvolver y con conceptos obtenidos a lo largo de los cuatro años de cursado. Fundamentación de la Asignatura La asignatura pretende formar profesionales en sistemas capaces de desarrollar y/o llevar adelante la gestión de sistemas de control automático, con ejemplos concretos de aplicación para que pueda aplicarlos en su futura vida profesional. Por otra parte, el alumno aplica los conocimientos adquiridos en las asignaturas relacionadas con programación y diseño de sistemas para el desarrollo de software de control mediante un lenguaje de propósito general; así también aplica conocimientos de materias tales como Física I, Física II, Análisis Matemático, Álgebra y Matemática Superior, Objetivos La asignatura brinda los conceptos fundamentales para el análisis y diseño de sistemas de control por computadora. En estos sistemas la computadora, conectada a un proceso físico determinado del que recibe información, halla las acciones adecuadas y actúa a lo largo del tiempo para que dicho proceso evolucione de acuerdo con las especificaciones de diseño. Aportes al Perfil del Egresado Es bien sabido, y entendido, que la búsqueda de la eficiencia en cualquier ámbito del cual se trate, es, al fin de cuentas, en hallar los parámetros que permiten que los sistemas (físicos, químicos, sociológicos, informáticos) funcionen de la manera deseada, la materia, trata de hallar el conjunto óptimo de variables -acotado por las limitaciones propias de los modelos realizados- que ejemplifiquen el funcionamiento del sistema ó bien, aquellas variables que nos permitan hallar la

3 composición del sistema para que tenga el funcionamiento deseado. Incumbencias laborales específicas: Herramientas conceptuales, informáticas y metodológicas para la hallar los parámetros de funcionamiento de un sistema cualquiera. Formas tratar la modelización de sistemas físicos reales. Objetivos de la Cátedra Ésta materia, les brinda los conocimientos para saber que existen métodos y herramientas para resolver problemas y hallar aquellas cosas que permiten que funcionen como se espera, ó bien, dentro de las especificaciones deseadas. Programa de la Materia Programa Analítico Unidad 1: Teoría General del los Sistemas. Nomenclatura básica. Normas y símbolos. Propósitos de un sistema de control automático. Elementos básicos de un lazo de control. Diagramas de control. Introducción al control de procesos por computadora. Metodología de diseño de sistemas. Modelos de procesos. Función de transferencia. Transformada de Laplace. Propiedades. Función de transferencia en s. Transformada z. Propiedades. Función de transferencia en z. Relación entre los planos s y z. Unidad 2: Análisis y Diseño de Sistemas de Control. Análisis de sistemas. Sistemas en lazo cerrado. Operaciones con bloques. Respuesta temporal. Ecuación característica. Estabilidad absoluta y relativa. Criterios de estabilidad. Lugar de las raíces. Error en estado estacionario. Ejemplos de aplicación a casos reales. Respuesta en frecuencia. Estabilidad en el dominio frecuencial. Respuesta en lazo cerrado. Controladores. Acciones de control. Controladores P, PI, PD y PID. Sintonía de controladores PID. Unidad 3: Control Digital. Sistemas discretos y muestreados. Modelado de sistemas discretos. Señales en un sistema de control digital. Sistemas de adquisición, conversión y distribución de datos. Cuantificación. Respuesta al impulso. Ecuación característica. Función de transferencia pulso. Ejemplos. Función de transferencia de un controlador PID digital. Unidad 4: Diseño en computadora y Aplicaciones. WorkBench. Scilab. Analizar aplicaciones industriales de la Teoría de Control. Diseño asistido con computadora de sistemas de control. Metodología y herramientas de diseño. Matlab, XScilab. Ejemplos de diseño. Sistemas SCADA. Lógica Difusa. Redes Neuronales. Robótica. Planificación Semanal:

4 Semana Tema/Actividad 1 Teoría General del los Sistemas. Nomenclatura básica. Normas y símbolos. Propósitos de un sistema de control automático. 2 Elementos básicos de un lazo de control. Diagramas de control. Introducción al control de procesos por computadora. 3 Metodología de diseño de sistemas. Modelos de procesos. Función de transferencia. Transformada de Laplace. Propiedades. 4 Función de transferencia en s. Transformada z. Propiedades. Función de transferencia en z. Relación entre los planos s y z. 5 Análisis y Diseño de Sistemas de Control. Análisis de sistemas. Sistemas en lazo cerrado. Operaciones con bloques. Respuesta temporal. 6 Ecuación característica. Estabilidad absoluta y relativa. Criterios de estabilidad. Lugar de las raíces. 7 Error en estado estacionario. Ejemplos de aplicación a casos reales. 8 Respuesta en frecuencia. Estabilidad en el dominio frecuencial. Respuesta en lazo cerrado. 9 Controladores. Acciones de control. Controladores P, PI, PD y PID. Sintonía de controladores PID. 10 Control Digital. Sistemas discretos y muestreados. Modelado de sistemas discretos. Señales en un sistema de control digital. Sistemas de adquisición, conversión y distribución de datos. 11 Cuantificación. Respuesta al impulso. Ecuación característica. 12 Función de transferencia pulso. Ejemplos. Función de transferencia de un controlador PID digital 13 Diseño en computadora y Aplicaciones. WorkBench. Scilab. Analizar aplicaciones industriales de la Teoría de Control. 14 Diseño asistido con computadora de sistemas de control. Metodología y herramientas. 15 Matlab, XScilab. Ejemplos de diseño. Sistemas SCADA. Lógica Difusa. 15 Redes Neuronales. Robótica. 16 Defensa Trabajo Final Metodología de Enseñanza-Aprendizaje La metodología de enseñanza, es la de presentación del tema a desarrollar, dando casos verídicos del problema que dió origen a ése tema en particular, para luego, exponerlo en el frente del aula utilizando un modelo teórico-práctico de referencia.

5 Evaluación La cátedra (tanto alumnos como docentes) estará sujeta a un proceso de evaluación permanente y mejora contínua. La forma de evaluar a los alumnos, a fin de que puedan o no promocionar, es presentando y defendiendo una solución a un modelo propuesto, haciendo un análisis analítico de los parámetros que gobiernan el sistema y hallando los valores que hacen varias el funcionamiento del sistema y su respuesta temporal. Diagnóstico y Evaluación de Resultados Para evaluar el desempeño y grado de cumplimiento de los objetivos por parte de los alumnos se emplearán diversos mecanismos, entre ellos: guías de estudio, participación en clase, en las actividades aúlicas y, si el tiempo y el grupo de alumnos lo permite un trabajo de campo. Integración de la Asignatura Integración Vertical: La cátedra toma elementos de las siguientes asignaturas: Matematica Discreta, K951C Física I, K952E Analisis Matemático II, K9521 Física II, K952D Probabilidades y estadísticas, K9525 Simulación, K9547 Investigación Operativa, K9543 La cátedra contribuye elementos a las siguientes asignaturas: Sistema de Gestión, K9552 Administración Gerencial, K9555 Inteligencia Artificial, K9557 Bibliografía: Sistemas de control automático; Kuo, Benjamín C., ISBN , Año impresión 1996, cantidad disponible 6. Sistemas de control para ingeniería; Nise, Norman S., ISBN , Año impresión 2002, cantidad ejemplares 4. Ingeniería de control moderna; Ogata, Katsuhiko, ISBN , Año impresión 1993, cantidad ejemplares 2. Recursos Didácticos Cañón, pizarrón, tizas, marcadores, software de simulación open source.